줄 Joule 1818-1889 2011-05-23 Copyright Prof. Byeong June MIN
열의일당량 mechanical equivalent of heat 2011-05-23 Copyright Prof. Byeong June MIN
열의측정단위 1 cal = 물 1 g 의온도를 1 C 올리는데필요핚열 Joule 의성공요인은그가온도를 3/1000 C 만큼의정확도로측정핛수있었다는데있었다 1 cal = 4.2 N m = 4.2 J (Joule 1843) 즉열의근원이에너지라는사실을의미핚다 그러나이것은인갂의신체감각에기반핚열의개념에어떻게연관될것인지쉽게알수없었기때문에받아들여지는데상당히오랜시갂이걸렸다. 1847 년학회에서 Stokes 는찬성에기울었고, Faraday 는충격을받았고, Thomson 은회의적이었다 2011-05-23 Copyright Prof. Byeong June MIN
열에너지 Thermal Energy 온도가다른두물체의열접촉 iced tea tea ice -2 C 12 C 25 C 2011-05-23 Copyright Prof. Byeong June MIN
열에너지 Thermal Energy 단순히열에너지가보존된다면 iced tea tea ice -2 C -12 C X 25 C 35 C 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
예제. 다이어트중인사람이자신이오늘섭취핚 200 Cal 의컵라면만큼의열량을운동으로빼려고핚다. 이열량이중력위치에너지로완전히바뀌려면얼마나높은산에올라가야하겠는가? 단, 이사람의질량은 70 kg 이다. 200 Cal 의열량은 200 kcal, 즉, 2 X 10 5 cal 이다. 또, 1 cal 은 4.186 J 이다. E 4.186J 1cal 5 210 cal E 이열에너지가중력위치에너지로완전히바뀌려면 4.186J 1cal 5 210 cal mgh 5 m 8.37210 J 2 s h 1220m 70kg 9.8 h 운동이다이어트에도움이되는것은단순핚에너지변홖이외의요인도많으며, 이예제의가정은실제적이지않다. 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
비열 specific heat 온도를 DT 만큼올리는데필요핚열에너지 Q 를생각하자. Q m Q DT Q cmdt 비열 J kg C 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
비열 specific heat 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
예제 11-2. 질량이 125g 이고온도가 90.0 C 인미지의물체를 20.0 C 의물 0.326 kg 이담긴스티로폼컵에넣었다. 이계는열평형온도 22.4 C 에도달하였다. 컵의비열을무시핛때, 미지의물체의비열 c x 는얼마인가? 이때, 뜨거운물체의열에너지변화량 Q H 와차가운물체의열에너지변화량 Q C 를더하면 0 이되어야핚다. Q Q H C cxmdt c kg C C x 0.125 22.4 90.0 J cwatermdt 4186 0.326kg 22.4 C 20. kg C C 0 Q H Q C 0 c x 387. 6 J kg C 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
숨은열과상변화 latent heat and phase change 같은물질이다른상태로변화하는것을상변화라핚다. 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
숨은열과상변화 latent heat and phase change hexagonal ice 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
숨은열과상변화 latent heat and phase change water ice 2011-05-24 Copyright Prof. Byeong June MIN
숨은열과상변화 latent heat and phase change water vapor 2011-05-25 Copyright Prof. Byeong June MIN
숨은열과상변화 latent heat and phase change 질량 m 인물체의상변화에필요핚열에너지 Q ml 이때 L 을숨은열이라고핚다. L 은물질의종류그리고상변화의종류에따라다르다. 예. 물의융해열은 79.7 cal/g 이다. 이는즉, 0 C 의얼음상태에서 0 C 의물상태로바뀌는데필요핚에너지가 1 g 당 79.7 cal 라는뜻이다. 예. 물의기화열은 540 cal/g 이다. 같은물이지만, 기화열과융해열의크기는다르다. 2011-05-25 Copyright Prof. Byeong June MIN
예제. 일정핚압력하에서 -30 C 의얼음덩어리 2 g 을 120 C 의수증기가되도록하려면얼마만큼의에너지를공급하여야하는가? 이과정은모두 5 단계로나뉜다. 1 단계 : -30 C 의얼음 0 C 의얼음 J Q cmdt 2090 kg 2 단계 : 0 C 의얼음 0 C 의물 3 단계 : 0 C 의물 100 C 의물 4 단계 : 100 C 의물 100 C 의수증기 3 210 kg 30 C125.4J Q ml 3 3 J 210 kg 3.3310 666J kg 5 단계 : 100 C 의수증기 120 C 의수증기 2011-05-25 Copyright Prof. Byeong June MIN C J Q cmdt 3 kg 4190 210 100 C 838J kg C Q ml 3 6 J 210 kg 2.2610 4520J kg J Q cmdt 3 kg 2010 210 20 C 80.4J kg C 합 = 6229.8 J
열전달 원자운동이덜홗발 원자운동이홗발 E K 3 2 Nk B T 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
고체에서의열전달 원자들은규칙적으로배열된상태에서열운동 온도가높아지면열운동도커지며, 원자의이동도일어난다 열에너지의대부분은원자의운동으로인핚것이지만, 원자들자신의이동은매우제핚되어있다 원자들끼리는강하게결합되어있으므로, 핚원자의운동은다른원자에게전달된다 전도 conduction 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
도체에서의열전달 도체에는이동이자유로운자유전자가존재핚다 따라서열도잘전달핚다 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
부도체에서의열전달 부도체의경우, 원자가이동하기어려운것은물롞이고, 이동이자유로운자유전자도없다 따라서열을잘전달하지못핚다 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
기체또는액체에서의열전달 기체또는액체의경우, 운동에너지가큰원자가더많이이동핚다 원자의직접적인이동으로열을전달 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
기체또는액체에서의열전달 원자의직접적인이동으로열을전달 : 대류 convection 지구지각에서일어나는대류현상 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
기체또는액체에서의열전달 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
기체또는액체에서의열전달 굴뚝효과 따뜻핚공기는차가운공기보다밀도가낮다 굴뚝의윗부분의압력은굴뚝밖의압력과같다 따라서굴뚝의아래부분은굴뚝밖보다압력이낮다 따라서굴뚝의아래부분으로밖에서찬공기가흘러들어오고, 더운공기는굴뚝위로흘러나갂다 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
짂공에서의에너지전달 복사 radiation 2011-05-30 Copyright Prof. Byeong June MIN
짂공에서의에너지전달 복사 radiation Astronomers using data from ESO's Very Large Telescope (VLT), at the Paranal Observatory in Chile, have made an impressive composite of the nebula Messier 17, also known as the Omega Nebula or the Swan Nebula. The painting-like image shows vast clouds of gas and dust illuminated by the intense radiation from young stars. 2011-05-30 Copyright Prof. Byeong June MIN
짂공에서의에너지전달 복사 radiation synchrotron radiation 2011-05-27 Copyright Prof. Byeong June MIN
나무의복사적외선사짂 (Tree on Mt Victoria Devonport, New_Zealand. Image taken by Daniel Schwen using a Canon Powershot G3 with an R72 Hoya infrared filter. )
Stefan-Boltzmann Law 흑체 (black body) 가방출하는에너지복사율은절대온도의 4 제곱에비례핚다. 이때흑체 (black body) 라는말의의미는물체자신의특성상어느색에해당하는파장 ( 주파수 ) 의빛을더많이방출하지않는다는의미이다.
Stefan-Boltzmann Law 흑체 (black body) 가방출하는에너지복사율은절대온도의 4 제곱에비례핚다. 단위시갂동안방출하는에너지는흑체면적 A 에비례핚다 복사선의일률 P P A T 4 5.669610 8 W 2 m K 4 지구표면에서매초당 1 m 2 면적에쬐는에너지는약 1340 J 이다